나노기술 및 정책 정보

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● 미국 Jeff Thompson 교수(Princeton University) 연구팀은 적외선 이온 발광을 통해 양자신호를 장거리 전송할 수 있는 양자중계기를 개발

● 해당 양자중계기는 소량의 에르븀 이온으로 도핑된 CaWO4(텅스텐산칼슘) 결정과 J형 채널로 에칭된 나노 실리콘 조각으로 구성돼 있으며, 특수한 레이저로 펄스화된 이온이 빛을 방출하고 실리콘 조각이 개별 광자를 받아들여 광섬유케이블로 유도하는 구조

● 광자 통로가 단거리와 장거리로 구분되는 간섭계를 이용해 적합한 소재를 실험한 결과, CaWO4 결정 내 에르븀 이온에서 주파수와 형태가 같아 구별 불가한 광자가 방출돼 양자간섭이 발생하면서 광자 확산이 최대 80% 억제되고 광자쌍이 생성되는 것으로 확인

● 개발된 양자중계기는 가시광 스펙트럼을 이용하는 기존 설계와 달리 광섬유에서 스펙트럼 저하가 없고 장거리 전송 시에도 신호 변환이 필요하지 않으므로 양자통신망의 간소성과 강인성을 강화할 것으로 기대

Nature (2023.08.30.), Indistinguishable telecom band photons from a single Er ion in the solid state